DE112007001149T5

DE112007001149T5 - Frachtsicherheitskontrollverfahen auf Grundlage von Spiralabtastung

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Publication number: DE112007001149T5
Application number: DE112007001149T
Authority: DE
Inventors: Kang Haidian Kejun; Li Haidian Zhang; Chen Haidian Zhiqiang; Hu Daidian Haifeng; Li Yuanjing; Liu Haidian Yinong; Zhang Haidian Guowei; Zhao Haidian Ziran; Xing Haidian Yuxiang; Xiao Haidian Yongshun
Original assignee: Tsinghua University; Nuctech Co Ltd
Current assignee: Tsinghua University; Nuctech Co Ltd
Priority date: 2006-05-08
Filing date: 2007-04-29
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2027-04-30
Also published as: CN101071110A; US20070280417A1; US7570737B2; GB2439413B; JP2009536322A; RU2008147285A; DE112007001149B4; AU2007202020A1; GB0708521D0; AU2007202020B2; FR2900732B1; FR2900732A1; GB2439413A; CN101071110B; WO2007131432A1; RU2396551C1

Abstract

Frachtsicherheitskontrollverfahren auf Grundlage einer Spiralabtastung zum Kontrollieren eines kontrollierten Objekts durch ein Frachtsicherheitskontrollsystem, wobei das Frachtsicherheitskontrollsystem eine Strahlungsquelle zum Erzeugen von Strahlenbündeln und eine Datensammeleinheit zum Sammeln von Durchleuchtungsprojektionsdaten der Strahlenbündel nach Durchleuchtung des kontrollierten Objekts umfaßt; wobei das Verfahren folgendes umfaßt:
Schritt A: Spiralabtasten des kontrollierten Objekts mit einer ersten Genauigkeit unter Verwendung eines Strahlenbündels, und Erhalten durch die Datensammeleinheit der Durchleuchtungsprojektionsdaten des das kontrollierte Objekt durchleuchtenden Strahlenbündels;
Schritt B: Beurteilen, ob es gemäß den Durchleuchtungsprojektionsdaten einen verdächtigen Bereich in einem kontrollierten Bereich gibt: wenn es einen verdächtigen Bereich gibt, wird Schritt C ausgeführt; wenn nicht, dann wird die Kontrolle beendet;
Schritt C: Abtasten mindestens einer Scheibe des verdächtigen Bereichs mit einer zweiten Genauigkeit unter Verwendung des Strahlenbündels, wobei die Datensammeleinheit Durchleuchtungsprojektionsdaten des die mindestens eine Scheibe durchleuchtenden Strahlenbündels erfaßt, wobei die zweite Genauigkeit größer als die erste Genauigkeit im Schritt A ist;
Schritt D:...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Strahlungserkennungstechnik, insbesondere ein Frachtsicherheitskontrollverfahren auf Grundlage von Spiralabtastung.
Stand der Technik
Die Sicherheitskontrolle hat eine große Bedeutung auf Gebieten wie der Terrorbekämpfung und dem Kampf gegen den illegalen Handel mit Drogen und Schmuggeln. Seit den Terroranschlägen vom 11. September 2001 in den Vereinigten Staaten wird der Sicherheitskontrolle in der Zivilluftfahrt immer mehr Bedeutung zugemessen. Mit dem verstärkten Kampf gegen illegalen Handel mit Drogen und Schmuggeln erhöht sich das Erfordernis nach Kontrolle von Luftfahrtbehältern und auf dem Schienenweg getragenem Gepäck immer mehr.
Gegenwärtig werden meistens Röntgenstrahlungsabbildungsgeräte als Sicherheitskontrollgeräte zur Verwendung in Flughäfen, Eisenbahn oder Landstraßentransport benutzt. In der Technik der Strahlungsbildgebung steht die Perspektivenabbildung an vorderster Stelle. Der größte Nachteil des Perspektivenabbildungssystems liegt darin, daß es nicht das Problem der Überlappung von Bildern des Objekts in Richtung der Strahlen löst und es keine dreidimensionale Kontrolle gibt.
Wenn beispielsweise ein Plastiksprengstoff in der Form dünner Blätter hergestellt und in ein massiges Objekt eingeschoben wird, dann ist es sehr schwierig die Ge genwart der dünnen Blätter auf den erfaßten Bildern zu beobachten, wenn die dünnen Blätter parallel zum Förderband des Perspektivenabbildungssystems liegen, d. h. senkrecht zum Röntgensektor angeordnet sind.
Mit der Entwicklung der Technik wird die Computertomographie-(CT-)Abbildungstechnik allmählich ausgereifter und ist bereits auf Gepäckkontrollsysteme angewandt worden. Die Kontrolle von Gepäck mit einem CT-System erfordert Rotationsabtastung und Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bildes unter Verwendung der Abtastdaten. Insbesondere werden bezüglich eines CT-Spiralsystems relative Drehung und Umsetzung zwischen einer Strahlungsquelle und einem kontrollierten Objekt ausgeführt, so daß die Strahlungsquelle relativ zu dem kontrollierten Objekt eine Spiralbewegungsbahn ausführt. In CT-Spiralsystemen des Standes der Technik bewegt sich eine Strahlungsquelle spiralförmig zum kontrollierten Objekt mit einem geringen Neigungswinkel, um Abtastdaten (d. h. hochgenaue Abtastdaten oder vollständige Abtastdaten) aller Scheiben des kontrollierten Objekts zu erhalten. Als Ergebnis ist die Kontrollgeschwindigkeit eines solchen CT-Spiralsystems allgemein sehr langsam, so daß sehr viel Zeit in einer herkömmlichen Kontrolle aufgewandt wird. Gegenwärtig erfordern Sicherheitskontrollsysteme in Luftfahrt, Eisenbahn- oder Landstraßentransport jedoch allgemein vollzeitige Online-Kontrolle und Gegenstände müssen schnell kontrolliert werden. Es ist sehr offensichtlich, daß die Abtastgeschwindigkeit der CT-Spiralsysteme des Standes der Technik das Erfordernis für Kontrollgeschwindigkeit nicht erfüllen kann. Gewiß wird durch Erhöhung des Abtast-Neigungswinkels des CT-Spiralsystems die Abtastgeschwindigkeit verbessert und damit die Kontrollgeschwindigkeit verbessert. Jedoch wird durch eine Steigerung des Neigungswinkels die Abtastgenauigkeit verringert und damit die Genauigkeit des rekonstruierten dreidimensionalen Bildes reduziert und dadurch die Genauigkeit bei der Frachtkontrolle verringert.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Angesichts der obigen Nachteile im Stand der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Frachtsicherheitskontrollsystems auf Grundlage von Spiralabtastung zum Einsparen von Sicherheitskontrollzeit und Realisieren einer schnellen und genauen Kontrolle von Fracht.
Zum Lösen der obigen Aufgabe wird die technische Lösung der vorliegenden Erfindung wie folgt erfüllt: Ein Frachtsicherheitskontrollverfahren auf Grundlage einer Spiralabtastung zum Kontrollieren eines kontrollierten Objekts durch ein Frachtsicherheitskontrollsystem, wobei das Frachtsicherheitskontrollsystem eine Strahlungsquelle zum Erzeugen von Strahlenbündeln und eine Datensammeleinheit zum Sammeln von Durchleuchtungsprojektionsdaten von Strahlenbündeln nach ihrer Durchleuchtung des kontrollierten Objekts umfaßt. Das Verfahren umfaßt:
Schritt A: Spiralabtastung des kontrollierten Objekts mit einer ersten Genauigkeit unter Verwendung eines Strahlenbündels und Erhalten der Durchleuchtungsprojektionsdaten des das kontrollierte Objekt durchleuchtenden Strahlenbündels durch die Datensammeleinheit;
Schritt B: Beurteilen, ob es gemäß den Durchleuchtungsprojektionsdaten einen verdächtigen Bereich in einem kontrollierten Bereich gibt, Durchführen von Schritt C, wenn es einen verdächtigen Bereich gibt, und Beenden der Kontrolle, wenn nicht;
Schritt C: Abtasten mindestens einer Scheibe des verdächtigen Bereichs mit einer zweiten Genauigkeit unter Verwendung des Strahlenbündels, wobei die Datensammeleinheit Durchleuchtungsprojektionsdaten des die mindes tens eine Scheibe durchleuchtenden Strahlenbündels erfaßt, wobei die zweite Genauigkeit größer als die erste Genauigkeit im Schritt A ist;
Schritt D: Rekonstruieren eines tomographischen Bildes der mindestens einen Scheibe unter Verwendung der in Schritt C erhaltenen Durchleuchtungsprojektionsdaten und Verwenden des rekonstruierten tomographischen Bildes zum Beurteilen, ob es irgendeinen gefährlichen Gegenstand im verdächtigen Bereich gibt.
Vorzugsweise ist im Schritt A die Abtastbahn des Strahlenbündels am kontrollierten Objekt eine Spiralbahn um das kontrollierte Objekt, wobei der Neigungswinkel der Spiralbahn im Bereich von 5–10 liegt.
Vorzugsweise umfaßt das Frachtsicherheitskontrollsystem weiterhin einen Träger zum Tragen des kontrollierten Objekts, wobei im Schritt A dieser Träger sich dreht und das kontrollierte Objekt sich zusammen mit dem Träger in einer Drehebene dreht; und weiterhin das Strahlenbündel und die Datensammeleinheit translatorisch synchron in einer senkrechten Richtung zur Drehebene des kontrollierten Objekts liegen.
Vorzugsweise enthält der Schritt B: Verarbeiten der Durchleuchtungsprojektionsdaten unter Verwendung des Algorithmus zur Kontrolle gefährlicher Gegenstände und Durchsuchen eines verdächtigen Bereichs aus den Durchleuchtungsprojektionsdaten. Als Alternative enthält dieser Schritt B vorzugsweise: Verwenden der Durchleuchtungsprojektionsdaten zum Rekonstruieren eines dreidimensionalen Bildes des kontrollierten Objekts und Verwenden dieses dreidimensionalen Bildes zum Durchsuchen irgendeines verdächtigen Bereichs. Als Alternative enthält dieser Schritt B vorzugsweise: Verarbeiten der Durchleuchtungsprojektionsdaten unter Verwendung des Algorithmus zur Kontrolle gefährlicher Gegenstände und Durchsuchen eines verdächtigen Bereichs aus den Durch leuchtungsprojektionsdaten, danach Verwenden der Durchleuchtungsprojektionsdaten in diesem verdächtigen Bereich zum Rekonstruieren eines dreidimensionalen Bildes des verdächtigen Bereichs, und dadurch Eliminieren des Verdachts auf den verdächtigen Bereich oder Aufrechterhalten des Verdachts auf den verdächtigen Bereich gemäß dem dreidimensionalen Bild des verdächtigen Bereichs.
Vorzugsweise ist dieses dreidimensionale Bild ein Bild der Verteilung physikalischer Parameter über mindestens einen physikalischen Parameter. Vorzugsweise wird das Bild der Verteilung physikalischer Parameter unter Verwendung eines CT-Rekonstruktionsalgorithmus rekonstruiert.
Vorzugsweise ist die Strahlungsquelle eine einzelne Energiestrahlungsquelle oder eine doppelte Energiestrahlungsquelle. Wenn die Strahlungsquelle vorzugsweise die einzelne Energiestrahlungsquelle ist, die ein einzelnes Energiestrahlenbündel erzeugt, ist der mindestens eine physikalische Parameter der Dämpfungskoeffizient des kontrollierten Objekts bei der Strahlenenergie. Wenn vorzugsweise die Strahlungsquelle die doppelte Energiestrahlungsquelle ist, die ein Strahlenbündel mit einer ersten Energie und ein Strahlenbündel mit einer zweiten Energie erzeugt, die sich von der ersten Energie unterscheidet, umfaßt der mindestens eine physikalische Parameter mindestens eines von Atomzahl, Elektronendichte, dem Dämpfungskoeffizienten des kontrollierten Objekts bei der ersten Energie und dem Dämpfungskoeffizienten des kontrollierten Objekts bei der zweiten Energie.
Vorzugsweise ist im Schritt D das tomographische Bild ein Bild der Verteilung physikalischer Parameter um mindestens einen physikalischen Parameter der Scheibe. Vorzugsweise wird das Bild der Verteilung physikalischer Parameter der Scheibe unter Verwendung eines CT-Rekonstruktionsalgorithmus rekonstruiert.
Vorzugsweise wird im Schritt C vom Strahlenbündel jede einzelne Scheibe der mindestens einen Scheibe in einer geschlossenen Kreisbahn abgetastet.
Vorzugsweise ist im Schritt C die mindestens eine Scheibe eine Mehrzahl von Scheiben im verdächtigen Bereich. Vorzugsweise wird im Schritt C vom Strahlenbündel Spiralabtastung der Mehrzahl von Scheiben auf einer Spiralbahn ausgeführt. Vorzugsweise umfaßt der Schritt D weiterhin Kombinieren tomographischer Bilder der Mehrzahl von Scheiben in ein dreidimensionales Bild und Beurteilen, ob sich gemäß dem dreidimensionalen Bild irgendein gefährlicher Gegenstand im verdächtigen Bereich befindet.
Vorzugsweise umfaßt das Verfahren weiterhin Anzeigen des tomographischen Bildes und/oder des dreidimensionalen Bildes.
Die Grundidee der vorliegenden Erfindung wird wie folgt beschrieben. In der vorliegenden Erfindung wird ein Objekt durch ein „Zweischritt-"verfahren kontrolliert. Der erste Schritt des „Zweischritt-"verfahrens kann „grobe Kontrolle" genannt werden, der eine geringe Genauigkeit aufweist und auf das Suchen nach irgendeinem möglichen verdächtigen Bereich gefährlicher Gegenstände in dem kontrollierten Objekt abzielt. Der zweite Schritt des „Zweischritt-" verfahrens kann die „Feinkontrolle" sein, die eine höhere Genauigkeit aufweist und darauf abzielt zu bestätigen, ob sich wirklich ein gefährlicher Gegenstand im verdächtigen Bereich befindet.
Hinsichtlich der „groben Kontrolle" wird an dem kontrollierten Objekt Spiralabtastung mit einer ersten Genauigkeit durchgeführt. Die erste Genauigkeit ist geringer als die Genauigkeit der herkömmlichen CT-Spiralabtastung. Im Vergleich mit der herkömmlichen CT- Spiralabtastung werden daher durch die grobe Kontrolle Abtastdaten mit niedriger Genauigkeit oder unvollständiger Abtastdaten erlangt. Da jedoch der einzige Zweck der groben Kontrolle darin besteht, nach einem verdächtigen Bereich eines möglichen gefährlichen Gegenstandes zu suchen, genügen solche Abtastdaten niedriger Genauigkeit oder unvollständige Abtastdaten bereits. Da weiterhin die grobe Kontrolle mit einer niedrigen Genauigkeit ausgeführt wird, kann deren Abtastgeschwindigkeit relativ schnell sein und dadurch im Vergleich mit der herkömmlichen CT-Spiralabtastung Kontrollierungszeit sparen. Die Abtastgenauigkeit kann durch einen Abtastneigungswinkel angezeigt sein. Beispielsweise liegt bei der herkömmlichen CT-Spiralabtastung der Abtastneigungswinkel gewöhnlich im Bereich von 0,5–1,0, während bei der groben Kontrolle der vorliegenden Erfindung der Abtastneigungswinkel im Bereich von 5–10 liegen kann (der Wert des Neigungswinkels ist dabei ein relativer Neigungswinkel), weshalb die Abtastgeschwindigkeit deutlich schneller ist.
Hinsichtlich der „Feinkontrolle" wird die Spiralabtastung am kontrollierten Objekt mit einer zweiten Genauigkeit ausgeführt. Da das Ziel der Feinkontrolle darin besteht zu bestätigen, ob sich wirklich ein gefährlicher Gegenstand im verdächtigen Bereich befindet, ist die zweite Genauigkeit größer als die erste Genauigkeit der groben Kontrolle. Beispielsweise kann die zweite Genauigkeit im wesentlichen die gleiche wie bei herkömmlicher CT-Abtastung oder CT-Spiralabtastung sein, um hochgenaue Abtastdaten oder im wesentlichen vollständige Abtastdaten zu erlangen. Beispielsweise kann die Feinkontrolle eine Kreisbahnabtastung oder Spiralabtastung mit kleinem Neigungswinkel (z. B. einem Neigungswinkel im obigen Bereich von 0,5–1,0) benutzen.
Die vorteilhaften Auswirkungen der vorliegenden Erfindung sind wie folgt:

1. Im Vergleich mit der Gesamtabtastung und Rekonstruktion des kontrollierten Objekts wird durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung die Zeit zum Abtasten des kontrollierten Objekts wesentlich verkürzt und dadurch Frachtsicherheitskontrollzeit gespart und eine schnelle und genaue Frachtkontrolle realisiert, da das kontrollierte Objekt zuerst schnell mit niedriger Genauigkeit spiralabgetastet wird und danach eine berechnete tomographische Abtastung hoher Genauigkeit nur am verdächtigen Bereich ausgeführt wird.
2. Im Vergleich zu herkömmlicher Perspektivenabbildung des kontrollierten Objekts wird durch die vorliegende Erfindung eine berechnete tomographische Abtastung des verdächtigen Bereichs ausgeführt und ein tomographisches Bild des verdächtigen Bereichs rekonstruiert, so daß gefährliche Gegenstände wie beispielsweise gezielt im Gepäck verborgener Plastiksprengstoff gefunden werden können und das Problem der Überlappung der Objekte im Perspektivenbild effektiv gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gelöst werden kann.
3. Die vorliegende Erfindung erfordert keine Änderung von Hardware auf Grundlage des Frachtsicherheitskontrollsystems des Standes der Technik, so daß die Kosten gering sind und die vorliegende Erfindung leicht verbreitet und weitgehend angewandt werden kann.

Kurze Beschreibung der beiliegenden Zeichnungen
1 ist eine Ansicht des Aufbaus eines beispielhaften Frachtsicherheitskontrollsystems zum Realisieren der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Flußdiagramm zum Erfüllen der gesamten technischen Lösung der Frachtsicherheitskontrolle gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Ansicht von Steuersignalen und der Da tenflußrichtung des Frachtsicherheitskontrollsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Verfahrensweisen zum Ausführen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird ausführlich unter Bezugnahme auf Ausführungsformen und beiliegende Zeichnungen zum Verdeutlichen der technischen Lösung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 zeigt ein beispielhaftes Frachtsicherheitskontrollsystem zum Realisieren des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, umfassend eine Strahlungsquelle 1, einen Träger 4, eine Datensammeleinheit 3 und einen (nicht gezeigten) Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner.
Die Strahlungsquelle 1 kann eine einzelne Energiestrahlungsquelle oder eine doppelte Energiestrahlungsquelle, z. B. ein Röntgenbeschleuniger oder eine Isotopenquelle sein. Betreffs der einzelnen Energiestrahlungsquelle erzeugt diese allgemein Strahlenbündel mit einer Energie von 6 Mev. Bei Verwendung der einzelnen Energiestrahlungsquelle kann der Dämpfungskoeffizient des Objekts in einem Abtastvorgang erhalten werden. Bezüglich der doppelten Energiestrahlenbündel können diese Strahlenbündel mit zwei Arten Energie mit einer sehr hohen Frequenz und auf alternative Weise erzeugen, d. h. ein erstes Energiestrahlenbündel und ein zweites Energiestrahlenbündel. Allgemein beträgt das erste Energiestrahlenbündel 3 Mev und das zweite Energiestrahlenbündel beträgt 6 Mev. Bei Verwendung der doppelten Energiestrahlungsquelle können physikalische Parameter des Objekts wie beispielsweise Atomzahl, Elektronendichte, der Dämpfungskoeffizient beim ersten Energiestrahlenbündel und der Dämpfungskoeffizient beim zweiten Energiestrahlenbündel in einem Abtastvorgang erhalten werden. Die doppelte Energiestrahlungsquelle ist zu bevorzugen und bei Verwendung der obigen von ihr erhaltenen physikalischen Parameter kann die Frachtsicherheitskontrollrate verbessert werden, das Falschmeldungsverhältnis der Frachtsicherheitskontrolle kann verringert werden und Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit der Frachtsicherheitskontrolle können wesentlich verbessert werden.
Der Träger 4 kann sich in der horizontalen Richtung drehen und wird zum Tragen eines kontrollierten Objekts 2 benutzt. Das kontrollierte Objekt 2 wird am Träger 4 befestigt und wird sich nicht relativ zum Träger 4 verschieben.
Die Datensammeleinheit 3 ist allgemein eine gegenüber der Strahlungsquelle 1 befindliche Detektorgruppe. Der Mittelstrahl des durch die Strahlungsquelle 1 erzeugten Kegelbündels durchleuchtet die Mitte der Detektorgruppe und der Bereich des Kegelbündels überdeckt die Oberfläche der gesamten Detektorgruppe.
Zum Erfüllen einer schnellen und genauen Kontrolle umfaßt die Datensammeleinheit 3 weiterhin Mittel zum genauen Messen oder Eichen der folgenden Systemparameter: einer Entfernung von der Strahlungsquelle zur Mitte des Trägers, einer Entfernung von der Strahlungsquelle zur Mitte des Detektors, einer Drehgeschwindigkeit des Trägers, einer senkrechten Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlungsquelle und des Detektors, Strahlenbündelenergie, Abtastintervall des Detektors, physikalische Abmessung der Detektoren und dergleichen. Die physikalische Dimension der Detektoren umfaßt die physikalische Dimension eines einzelnen Detektorelements und physikalische Dimension der Detektorgruppe. Mittel zum Messen oder Eichen dieser Systemparameter sind in der Technik bekannt und werden hier nicht ausführlich beschrieben.
Der Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner umfaßt eine Abtastungssteuereinheit und Datenverarbeitung. Er kann ein einzelner Rechner oder eine Rechner gruppe oder ein Arbeitsplatz mit einer Mehrzahl von Rechnern sein. Der Rechner ist allgemein ein Hochleistungs-PC. Die Abtastungssteuereinheit kann Drehung des Trägers 4 mit gleichförmiger Geschwindigkeit steuern und synchrone Bewegung der Strahlungsquelle 1 und der Detektorgruppe 3 in senkrechter Richtung steuern.
Vor der Kontrolle wird das kontrollierte Objekt 2 zuerst auf dem horizontalen Träger 4 angeordnet. Das kontrollierte Objekt 2 kann über ein Förderband oder ein Rollband auf den Träger 4 bewegt werden. Um außerdem sicherzustellen, daß das kontrollierte Objekt 2 sich während der Kontrolle nicht relativ zum Träger 4 bewegt, ist die Oberfläche, wo der Träger 4 das kontrollierte Objekt 2 kontaktiert, als rauhe Oberfläche hergestellt oder es wird zusätzlich ein Befestigungsmittel bereitgestellt.
Bei Abschluß der obigen Vorbereitungsarbeit wird das gesamte Frachtsicherheitskontrollsystem zur Durchführung einer Sicherheitskontrolle des kontrollierten Objekts gestartet.
2 zeigt ein Flußdiagramm zum Erfüllen der technischen Lösung des Frachtsicherheitskontrollverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Nach der Darstellung in 2 wird im Schritt 101 das kontrollierte Objekt schnell mit einer ersten Genauigkeit spiralabgetastet, um Durchleuchtungsprojektionsdaten zu erhalten. Schritt 102 betrifft die Beurteilung, ob es einen verdächtigen Bereich im kontrollierten Objekt gibt: Wenn es einen verdächtigen Bereich gibt, wird der Schritt 103 durchgeführt; wenn nicht, dann wird das Verfahren beendet; Schritt 103 betrifft die Ausführung tomographischer Abtastung am verdächtigen Bereich mit einer zweiten Genauigkeit, wobei die zweite Genauigkeit höher als die erste Genauigkeit ist; der Schritt 104 betrifft das Rekonstruieren eines tomographischen Bildes des verdächtigen Bereichs.
Im Schritt 101 wird durch das einzelne Energie- oder doppelte Energiestrahlenbündel eine schnelle und spiralförmige Abtastung des kontrollierten Objekts mit der ersten Genauigkeit bewirkt und die Datensammeleinheit erhält die Durchleuchtungsprojektionsdaten des das kontrollierte Objekt durchleuchtenden Strahlenbündels. Bei Durchführung des Schritts 101 wird das Frachtsicherheitskontrollsystem gestartet, vom Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner wird der Träger zum Tragen des kontrollierten Objekts in einer Drehung mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit angesteuert. Die Strahlungsquelle und die Datensammeleinheit bewegen sich synchron in senkrechter Richtung und inzwischen durchleuchtet das durch die Strahlungsquelle erzeugte Strahlenbündel das durch den Träger getragene kontrollierte Objekt und die Datensammeleinheit empfängt die Durchleuchtungsprojektionsdaten nach der Durchleuchtung des kontrollierten Objekts. Die Abtastbahn des Strahlenbündels am kontrollierten Objekt ist eine Spiralbahn um das kontrollierte Objekt herum. Im Schritt 101 bezieht sich die erste Genauigkeit auf eine geringere Genauigkeit als die Genauigkeit einer herkömmlichen CT-Spiralabtastung. Beispielsweise liegt in einer Ausführungsform der Neigungswinkel der Spiralbahn im Bereich von 5–10, was offensichtlich größer als der Neigungswinkel 0,5–1,0 der herkömmlichen CT-Spiralabtastung ist. Während der Spiralabtastung werden Ortsinformationen im Abtastbereich und die gesammelten Durchleuchtungsprojektionsdaten fortlaufend zum Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner übertragen.
Im Schritt 102 wird beurteilt, ob es nach den vom Schritt 101 erhaltenen Durchleuchtungsprojektionsdaten einen verdächtigen Bereich im kontrollierten Bereich gibt. Es gibt folgende drei Weisen zum Beurteilen, ob ein verdächtiger Bereich vorliegt.

1) Verarbeiten der Durchleuchtungsprojektionsdaten unter Verwendung eines bekannten Algorithmus zur Kontrolle gefährlicher Gegenstände und Suchen eines verdächtigen Bereichs aus den Durchleuchtungsprojektionsdaten. Vom Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner wird der Algorithmus zur Kontrolle gefährlicher Gegenstände zum Suchen eines möglichen verdächtigen Bereichs gefährlicher Gegenstände aus den Projektionsdaten ausgeführt. Wenn es einen verdächtigen Bereich gibt, wird der Ort des verdächtigen Bereichs markiert.
2) Vom Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner werden diese Durchleuchtungsprojektionsdaten zum Rekonstruieren eines dreidimensionalen Bildes des kontrollierten Objekts benutzt und das dreidimensionale Bild zum Suchen nach einem verdächtigen Bereich benutzt. Wenn es einen verdächtigen Bereich gibt, wird der Ort des verdächtigen Bereichs markiert. Im Vergleich mit der ersten Weise ist diese Weise zuverlässiger.
3) Diese Weise ist eine Kombination der ersten und zweiten Weisen. Als Erstes werden die Durchleuchtungsprojektionsdaten unter Verwendung des Algorithmus zur Kontrolle gefährlicher Gegenstände und Suchen nach einem verdächtigen Bereich aus den Durchleuchtungsprojektionsdaten bearbeitet, und dann wird unter Verwendung der Durchleuchtungsprojektionsdaten in diesem verdächtigen Bereich ein dreidimensionales Bild des verdächtigen Bereichs rekonstruiert, wodurch der Verdacht auf den verdächtigen Bereich eliminiert oder der Verdacht auf den verdächtigen Bereich gemäß dem dreidimensionalen Bild des verdächtigen Bereichs aufrechterhalten wird. Diese Weise ist zu bevorzugen, besonders wenn die erste Weise nicht zum bestimmten Bestätigen des verdächtigen Bereichs ausreicht.

In den obigen zweiten und dritten Weisen sind das rekonstruierte dreidimensionale Bild des kontrollierten Objekts und das rekonstruierte dreidimensionale Bild dieses verdächtigen Bereichs Bilder der Verteilung phy sikalischer Parameter um mindestens einen physikalischen Parameter. Der physikalische Parameter ist hier auf die Art der Strahlungsquelle bezogen. Wie oben beschrieben ist, wenn die Strahlungsquelle eine einzelne Energiestrahlungsquelle ist, der physikalische Parameter der Dämpfungskoeffizient des kontrollierten Objekts. Wenn die Strahlungsquelle eine doppelte Energiestrahlungsquelle ist, enthält der physikalische Parameter eines oder mehrere von Atomzahl, Elektronendichte, dem Dämpfungskoeffizienten des kontrollierten Objekts bei der ersten Energie und dem Dämpfungskoeffizienten des kontrollierten Objekts bei der zweiten Energie. Ein dreidimensionales Bild kann bezüglich jedes physikalischen Parameters rekonstruiert werden. Bei Rekonstruktion dieses dreidimensionalen Bildes werden von der Datensammeleinheit die Durchleuchtungsprojektionsdaten zum Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner übertragen und vom Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner werden diese Durchleuchtungsprojektionsdaten unter Verwendung eines CT-Rekonstruktionsalgorithmus als ein Bild der Verteilung physikalischer Parameter rekonstruiert. Wenn die Strahlungsquelle eine doppelte Energiestrahlungsquelle ist, wird das dreidimensionale Bild unter Verwendung des Doppelenergie-CT-Rekonstruktionsalgorithmus rekonstruiert.
Bei Durchführung des Schritts 102 überträgt die Datensammeleinheit die Durchleuchtungsprojektionsdaten zum Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner. Vom Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner wird beurteilt, ob es gemäß einer der obigen drei Weisen einen verdächtigen Bereich im kontrollierten Objekt gibt.
Insbesondere können Schritt 101 und Schritt 102 synchron ausgeführt werden, d. h. Beurteilen sofort nach Abschluß der Abtastung, ob es irgendeinen verdächtigen Bereich gefährlicher Gegenstände gibt. Vom Frachtsicherheitskontrollsystem wird eine schnelle und spiral förmige Abtastung des gesamten kontrollierten Objekts ausgeführt; wenn die Abtastung das obere Ende des kontrollierten Objekts vom Boden des kontrollierten Objekts aus erreicht, hört der Träger 4 auf, sich zu drehen, die doppelte Energiestrahlungsquelle 1 und die Detektorgruppe 3 hören auf, anzusteigen und zu arbeiten, und vom Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner wird angezeigt, ob es einen verdächtigen Bereich gibt.
Wenn im Schritt 102 kein verdächtiger Bereich gefunden wird, wird das kontrollierte Objekt über ein Fördermittel hinweg bewegt und alle Teile des Systems kehren zur nächsten Kontrolle in ihre ursprünglichen Stellungen zurück. Wenn im Schritt 102 ein verdächtiger Bereich gefunden wird, wird der Schritt 103 ausgeführt.
Im Schritt 103 wird Abtastung an mindestens einer Scheibe des verdächtigen Bereichs unter Verwendung eines Strahlenbündels mit einer zweiten Genauigkeit bewirkt und die Datensammeleinheit erfaßt Durchleuchtungsprojektionsdaten des die mindestens eine Scheibe durchleuchtenden Strahlenbündels. Die zweite Genauigkeit ist höher als die erste Genauigkeit im Schritt 101. Beispielsweise ist die zweite Genauigkeit im wesentlichen mit der Genauigkeit herkömmlicher CT-Abtastung oder CT-Spiralabtastung identisch. Die besagte mindestens eine Scheibe kann eine oder mehrere typische Scheiben im verdächtigen Bereich sein und diese Scheiben können räumlich kontinuierlich oder diskontinuierlich sein. Da im Schritt 103 die Abtastung nur am verdächtigen Bereich ausgeführt wird, ist die zum Abtasten benutzte Zeit deutlich geringer als die bei herkömmlicher CT-Abtastung oder CT-Spiralabtastung des gesamten kontrollierten Objekts benutzte Zeit.
Bei Durchführung des Schritts 103 kann das Strahlenbündel jeweils alle Scheiben in einer geschlossenen Kreisbahn abtasten. In diesem Fall bewegen sich die Strahlungsquelle und die Datensammeleinheit synchron in senkrechter Richtung und halten an, nachdem sie die senkrechte Stellung der zu kontrollierenden Scheibe erreicht haben, wobei der Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner den Träger zum Tragen des kontrollierten Objekts zur Drehung mit gleichförmiger Geschwindigkeit ansteuert. Die Strahlenquelle erzeugt Strahlenbündel zum Durchleuchten der Scheibe und die Datensammeleinheit empfängt die Durchleuchtungsprojektionsdaten. Wenn eine Mehrzahl von Scheiben des verdächtigen Bereichs abgetastet werden, kann das obige Abtastverfahren wiederholt werden.
Wenn es bei Ausführung des Schritts 103 eine Mehrzahl von Scheiben im verdächtigen Bereich gibt, die abgetastet werden müssen, und diese Scheiben räumlich kontinuierlich sind, wird vom Strahlenbündel eine Spiralabtastung der Mehrzahl von Scheiben auf einer Spiralbahn ausgeführt. In diesem Fall bewegen sich die Strahlungsquelle und die Datensammeleinheit synchron in senkrechter Richtung zu einer senkrechten Stellung, wo sich die unterste dieser Mehrzahl von Scheiben befindet. Dann wird vom Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner der Träger angesteuert, das kontrollierte Objekt zur Drehung mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit zu tragen, und die Strahlungsquelle und die Datensammeleinheit bewegen sich synchron in senkrechter Richtung nach oben zur obersten dieser Mehrzahl von Scheiben. Während dieses Verfahrens werden von der Strahlenquelle Strahlenbündel zum Durchleuchten dieser Scheiben erzeugt und von der Datensammeleinheit die Durchleuchtungsprojektionsdaten empfangen. In diesem Fall ist die Spiralabtastung im wesentlichen die gleiche wie die herkömmliche CT-Spiralabtastung. Beispielsweise kann der Neigungswinkel der Spiralabtastung im Bereich von 0,5–1,0 liegen.
Im Schritt 104 wird ein tomograhisches Bild jeder der Scheiben unter Verwendung der im Schritt 103 erhaltenen Durchleuchtungsprojektionsdaten rekonstruiert und das rekonstruierte tomographische Bild wird zur Beurteilung benutzt, ob es irgendeinen gefährlichen Gegenstand im verdächtigen Bereich gibt. Das tomographische Bild kann ein Bild der Verteilung physikalischer Parameter hinsichtlich des physikalischen Parameters der Scheibe sein. Hierbei ist das Verhältnis des physikalischen Parameters und der Strahlungsquellenart das gleiche wie oben angeführt. Es wird hier keine ausführliche Beschreibung erteilt. Im Schritt 104 werden von der Datensammeleinheit die Durchleuchtungsprojektionsdaten der Scheiben zum Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner übertragen und vom Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner werden diese Durchleuchtungsprojektionsdaten als ein Bild der Verteilung physikalischer Parameter unter Verwendung des CT-Rekonstruktionsalgorithmus rekonstruiert. Wenn die Strahlungsquelle eine doppelte Energiestrahlungsquelle ist, werden tomographische Bilder aller Scheiben unter Verwendung des Doppelenergie-CT-Rekonstruktionsalgorithmus rekonstruiert. Wenn diese Scheiben räumlich kontinuierlich sind, kann eine Mehrzahl tomographischer Bilder in ein dreidimensionales Bild kombiniert werden und das dreidimensionale Bild wird zur Beurteilung benutzt, ob es irgendeinen gefährlichen Gegenstand im verdächtigen Bereich gibt. Vom Hauptsteuerungs- und Datenverarbeitungsrechner kann das tomographische Bild und/oder das dreidimensionale Bild zur Betrachtung durch einen Sicherheitsinspektor angezeigt werden.
Wenn beurteilt wird, daß der verdächtige Bereich keinen gefährlichen Gegenstand aufweist, wird nach dem Schritt 104 ein Fördermittel zum Wegtragen des kontrollierten Objekts benutzt und das Frachtsicherheitskontrollsystem wird für die kommende nächste Kontrolle zum Platz zurückkehren.
Wenn der Verdacht eines gefährlichen Gegenstandes im verdächtigen Bereich nach Schritt 104 noch nicht eliminiert werden kann, kann das kontrollierte Objekt weiter zum Sicherheitsinspektor zur Bestätigung durch manuelle Kontrolle gesendet werden und das Frachtsicherheitskontrollsystem kehrt für die kommende nächste Kontrolle zum Platz zurück.
In dem Frachtsicherheitskontrollsystem nach der vorliegenden Erfindung muß ein Umfang der gefährlichen Gegenstände und eine Alarmschwelle verschiedener gefährlicher Gegenstände vorbestimmt werden, was Beratung mit Luftfahrt- und verwandten Sektoren erfordert, und die wahrscheinlich mit einer veränderlichen Kontrollumgebung und Sicherheitsbewertung eingestellt werden müssen.
In dem gesamten Kontrollsystem werden mechanische und elektrische Steuerung, Datenübertragung, Bildrekonstruktion, Datenverarbeitung und automatische Kontrolle gefährlicher Gegenstände alle durch Rechner durchgeführt. Steuersignale und Datenflußrichtung des Systems sind in 3 dargestellt, wo feste Linien Steuersignale und gestrichelte Linien Dateninformationen bezeichnen. Betriebs-/Kontrollteilsystemsoftware wird an einem Arbeitsplatz zum Erhalten von Projektionsdaten und Positionsinformationen betrieben; ein automatischer Kontrollalgorithmus gefährlicher Gegenstände wird ausgeführt, um ein Beurteilungsergebnis zu ergeben und einen Steuerungsbefehl auszusenden. Es können verschiedene Bilder auf einer Anzeige zum Überprüfen und Betreiben durch einen Sicherheitsinspektors angezeigt werden. Wenn notwendig kann der Sicherheitsinspektor manuell am Rechner arbeiten, um dem Kontrollalgorithmus bei der Ausführung der Kontrolle gefährlicher Gegenstände beizustehen.
Die obigen sind nur Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und nicht zum Begrenzen der vorliegenden Erfindung benutzt. Gemäß den in der vorliegenden Erfindung offenbarten Inhalten kann eine Person mit gewöhnlichen Fachkenntnissen offensichtlich an einige identi sche, alternative Lösungen denken, die alle im Schutzrahmen der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein sollen.
Zusammenfassung
Frachtsicherheitskontrollverfahren auf Grundlage von Spiralabtastung, wobei das Verfahren folgendes umfaßt: Spiralabtasten eines kontrollierten Objekts mit einer ersten Genauigkeit zum Erhalten der Durchleuchtungsprojektionsdaten; Beurteilen, ob es im kontrollierten Bereich einen verdächtigen Bereich gibt; Abtasten mindestens einer Scheibe des verdächtigen Bereichs mit einer zweiten Genauigkeit, wobei die zweite Genauigkeit höher als die erste Genauigkeit ist; und Rekonstruieren eines tomographischen Bildes der mindestens einen Scheibe und Verwenden des rekonstruierten tomographischen Bildes zum Beurteilen, ob es irgendeinen gefährlichen Gegenstand im verdächtigen Bereich gibt.

Claims

Frachtsicherheitskontrollverfahren auf Grundlage einer Spiralabtastung zum Kontrollieren eines kontrollierten Objekts durch ein Frachtsicherheitskontrollsystem, wobei das Frachtsicherheitskontrollsystem eine Strahlungsquelle zum Erzeugen von Strahlenbündeln und eine Datensammeleinheit zum Sammeln von Durchleuchtungsprojektionsdaten der Strahlenbündel nach Durchleuchtung des kontrollierten Objekts umfaßt; wobei das Verfahren folgendes umfaßt: Schritt A: Spiralabtasten des kontrollierten Objekts mit einer ersten Genauigkeit unter Verwendung eines Strahlenbündels, und Erhalten durch die Datensammeleinheit der Durchleuchtungsprojektionsdaten des das kontrollierte Objekt durchleuchtenden Strahlenbündels; Schritt B: Beurteilen, ob es gemäß den Durchleuchtungsprojektionsdaten einen verdächtigen Bereich in einem kontrollierten Bereich gibt: wenn es einen verdächtigen Bereich gibt, wird Schritt C ausgeführt; wenn nicht, dann wird die Kontrolle beendet; Schritt C: Abtasten mindestens einer Scheibe des verdächtigen Bereichs mit einer zweiten Genauigkeit unter Verwendung des Strahlenbündels, wobei die Datensammeleinheit Durchleuchtungsprojektionsdaten des die mindestens eine Scheibe durchleuchtenden Strahlenbündels erfaßt, wobei die zweite Genauigkeit größer als die erste Genauigkeit im Schritt A ist; Schritt D: Rekonstruieren eines tomographischen Bildes der mindestens einen Scheibe unter Verwen dung der in Schritt C erhaltenen Durchleuchtungsprojektionsdaten und Verwenden des rekonstruierten tomographischen Bildes zum Beurteilen, ob es irgendeinen gefährlichen Gegenstand im verdächtigen Bereich gibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt A die Abtastbahn des Strahlenbündels auf dem kontrollierten Objekt eine Spiralbahn um das kontrollierte Objekt ist, wobei der Neigungswinkel der Spiralbahn im Bereich von 5–10 liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Frachtsicherheitskontrollsystem weiterhin einen Träger zum Tragen des kontrollierten Objekts umfaßt, wobei sich im Schritt A dieser Träger dreht und sich das kontrollierte Objekt zusammen mit dem Träger in einer Drehebene dreht; und weiterhin das Strahlenbündel und die Datensammeleinheit translatorisch synchron in einer senkrechten Richtung zur Drehebene des kontrollierten Objekts liegen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt B folgendes enthält: Verarbeiten der Durchleuchtungsprojektionsdaten unter Verwendung des Algorithmus zur Kontrolle eines gefährlichen Gegenstands und Suchen eines verdächtigen Bereichs aus den Durchleuchtungsprojektionsdaten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt B folgendes enthält: Verwenden der Durchleuchtungsprojektionsdaten zum Rekonstruieren eines dreidimensionalen Bildes des kontrollierten Objekts und Verwenden des dreidimensionalen Bildes zum Suchen eines beliebigen verdächtigen Bereichs.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt B folgendes enthält: Verarbeiten der Durchleuchtungsprojektionsdaten unter Verwendung des Algorithmus zur Kontrolle eines gefährlichen Gegenstandes und Suchen eines verdächtigen Bereichs aus den Durchleuchtungsprojektionsdaten, danach Verwenden der Durchleuchtungsprojektionsdaten in diesem verdächtigen Bereich zum Rekonstruieren eines dreidimensionalen Bildes des verdächtigen Bereichs, dadurch Eliminieren des Verdachts auf den verdächtigen Bereich oder Aufrechterhalten des Verdachts auf den verdächtigen Bereich gemäß dem dreidimensionalen Bild des verdächtigen Bereichs.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dreidimensionale Bild ein Bild der Verteilung physikalischer Parameter um mindestens einen physikalischen Parameter ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild der Verteilung physikalischer Parameter unter Verwendung eines CT-Rekonstruierungsalgorithmus rekonstruiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine einzelne Energiestrahlungsquelle oder eine doppelte Energiestrahlungsquelle ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine einzelne Energiestrahlungsquelle ist, die ein einzelnes Energiestrahlenbündel erzeugt, und der mindestens eine physikalische Parameter der Dämpfungskoeffizient des kontrollierten Objekts bei der einzelnen Energie ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine doppelte Energie strahlungsquelle ist, die ein Strahlenbündel mit einer ersten Energie und ein Strahlenbündel mit einer zweiten Energie erzeugt, die sich von der ersten Energie unterscheidet, und der mindestens eine physikalische Parameter mindestens eines einer Atomzahl, Elektronendichte, des Dämpfungskoeffizienten des kontrollierten Objekts bei der ersten Energie und des Dämpfungskoeffizienten des kontrollierten Objekts bei der zweiten Energie umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt D das tomographische Bild ein Bild der Verteilung physikalischer Parameter um mindestens einen physikalischen Parameter der Scheibe ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild der Verteilung physikalischer Parameter der Scheibe unter Verwendung eines CT-Rekonstruierungsalgorithmus rekonstruiert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine einzelne Energiestrahlungsquelle ist, die ein einzelnes Energiestrahlenbündel erzeugt, und der mindestens eine physikalische Parameter der Dämpfungskoeffizient des kontrollierten Objekts bei der einzelnen Energie ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine doppelte Energiestrahlungsquelle ist, die ein Strahlenbündel mit einer ersten Energie und ein Strahlenbündel mit einer zweiten Energie erzeugt, die sich von der ersten Energie unterscheidet, und der mindestens eine physikalische Parameter mindestens eines einer Atomzahl, einer Elektronendichte, des Dämpfungskoeffizienten des kontrollierten Objekts bei der ersten Energie und des Dämpfungskoeffizienten des kontrollierten Objekts bei der zweiten Energie umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt C das Strahlenbündel jede einzelne Scheibe der mindestens einen Scheibe in einer geschlossenen Kreisbahn abtastet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt C die mindestens eine Scheibe eine Mehrzahl von Scheiben im verdächtigen Bereich ist.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt C das Strahlenbündel Spiralabtastung der Mehrzahl von Scheiben auf einer Spiralbahn ausführt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt D weiterhin Kombinieren von tomographischen Bildern der Mehrzahl von Scheiben in ein dreidimensionales Bild und Beurteilen, ob es gemäß dem dreidimensionalen Bild irgendeinen gefährlichen Gegenstand im verdächtigen Bereich gibt, umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiterhin Anzeigen des tomographischen Bildes und/oder des dreidimensionalen Bildes umfaßt.